In this investigation, we observed surface morphology and porosity of a macroporous adsorbent made of Na-bentonite and Ca-bentonite as structure formation materials and grounded waste paper as macropore forming material for the development of a permeable reactive barrier to remove heavy metals in groundwater. Therefore, we selected minerals having higher cation exchange capacity among 2:1 clay minerals and other industrial minerals because sintering can significantly influence cation exchange capacity, resulting in drastic decrease in removal of heavy metals. The results showed that the increasing sintering temperature drastically decreased CEC by less than 10 % of the indigenous CEC carried by the selected minerals. One axial compressibility test results showed that the highest value was obtained from 5% newspaper waste pulp for both structure formation materials of Na-bentonite and Ca-bentonite although there were not much difference in bulk density among treatments. The pore formation influenced by sintering temperature and period contributes removal of heavy metals passing through the sintered macroporous media having different water retention capacity.
Lead is a highly toxic heavy metal that causes serious health problems. Nonetheless, it is increasingly being used for industrial applications and is often discharged into the environment without adequate purification. In this study, Pb(II) was removed by powdered waste sludge (PWS) based on the biosorption mechanism. Different PWSs were collected from a submerged moving media intermittent aeration reactor (SMMIAR) and modified Ludzack-Ettinger (MLE) processes. The contents of extracellular polymeric substances were similar, but the surface area of MLE-PWS (2.07 ㎡/g) was higher than that of SMMIAR-PWS (0.82 ㎡/g); this is expected to be the main parameter determining Pb(II) biosorption capacity. The Bacillaceae family was dominant in both PWSs and may serve as the major responsible bacterial group for Pb(II) biosorption. Pb(II) biosorption using PWS was evaluated for reaction time, salinity effect, and isotherm equilibrium. For all experiments, MLE-PWS showed higher removal efficiency. At a fixed initial Pb(II) concentration of 20 mg/L and a reaction time of 180 minutes, the biosorption capacities (qe) for SMMIAR- and MLE-PWSs were 2.86 and 3.07 mg/g, respectively. Pb(II) biosorption using PWS was rapid; over 80% of the maximum biosorption capacity was achieved within 10 minutes. Interestingly, MLE-PWS showed enhanced Pb(II) biosorption with salinity values of up to 30 g NaCl/L. Linear regression of the Freundlich isotherm revealed high regression coefficients (R2 > 0.968). The fundamental Pb(II) biosorption capacity, represented by the KF value, was consistently higher for MLE-PWS than SMMIAR-PWS.
KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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v.6
no.4
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pp.29-42
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1986
This study is an experimental research on the adsorption capacity and the adsorption system utilizing Discarded Automotive Tires(DAT) and Powdered or Granular Activated Carbon(PAC or GAC) for the removal of heavy metals, Ag(I), Cd(II), Cu(II), Zn(II). Batch shaking test was conducted to determine the adsorption capacity of DA T and PAC in removing the heavy metals from aqueous wastes; and laboratory-scale column experiment was performed to present design factors affecting the optimum design of adsorption column with DAT and GAC, through the concept of Bed Deph/Service Time(BDST). As results, DAT has been proven to be a good adsorbent will its adsorption capacity not falling behind PAC or GAC. Factors affecting heavy metals removals were amount of adsorbents, initial concentrations, pH and so on. BDST equations were compared with values presented by the breakthrough data from adsorption system.
Activated carbon fiber (ACF) was used to remove four kinds of trihalomethanes(THMs) from tap water which were remained as by-products during the chlorination of water. Adsorption capacity was investigated as a function of THMs concentration and solution temperature, and adsorption mechanism was studied in relating to the surface characteristics of ACF. All the four kinds of THMs were rapidly adsorbed on the surface of ACF by physical adsorption due to the enormous surface micropores and chemical adsorption due to the hydrogen bonds, showing a Langmuir type adsorption isotherm. Langmuir type is especially profitable for the adsorption of low level adsorptives. ACF was very effective for the removal of THMs from tap water because the THMs concentration is below $30{\mu}g/L$ in tap water. The adsorption amount of THMs on ACF increased in order of the number of brom atom; chloroform, bromodichloromethane, dibromochloromethane, and bromoform. The adsorption capacity increased as increasing the number of brom atom due to the decrease of polarity in solution. The adsorption capacity of THMs on ACF can be enhanced by proper surface treatment of ACF.
Recycling method of red mud, byproduct from the aluminium manufacturing process, and paper sludge was investigated in order for them to be utilized as the adsorbent for the removal of volatile organic components(VOCs). Either high density polyethylene(HDPE) or low density polyethylene(LDPE) was added to facilitate the manufacture of adsorbents. The utilization of HDPE in the adsorbents increased the adsorption capacity due to the good physical properties, such as, BET and true density, compared with LDPE. BET values of the manufactured adsorbents were much lower than the commercial activated carbon ($10^{-2}-10^{-3}$). It may be due to the fact that the time for decomposition of the paper sludge was not enough during the manufacturing of adsorbents. But the specific adsorption capacity of the manufactured adsorbents (mole adsorbed per unit surface area) had much higher value than the commercial activated carbon (10-100). Therefore, it is important that BET of manufactured adsorbents needs to be increased to obtain the same adsorption capacity as the commercial activated carbon.
Biosorption is considered to be a promising alternative to replace the present methods for the treatment of dye-containing wastewater. In this study, sewage sludge was used as a biosorbent which could be one of the cheapest and most abundant biomaterials. The objective of this work is to develop a surface-modified biosorbent with enhanced sorption capacity and binding affinity. The FT-IR and potentiometric titration studies revealed that carboxyl, phosphateand amine groups played a role in binding of dye molecules. The binding sites for reactive dye Reactive Red 4 (RR 4) were identified to be amino groups present in the biomass. In this work, based on the biosorption mechanism, the performance of biosorbentcould be enhanced by the removal of inhibitory carboxyl groups from the biomass for practical application of the biosorbents. As a result, the maximum capacity of biomass was increased up to 130% and 210% of the increment of sorption capacity at pH 2 and 4, respectively. Therefore, chemically modified sewage sludge can be used as an effective and low-cost biosorbent for the removal of dyes from industrial discharges.
Kwon, H.W.;Shin, T.C.;Kim, J.J.;Ha, D.W.;Kim, Min Gyu;Kim, Young-Hun
Progress in Superconductivity and Cryogenics
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v.20
no.2
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pp.1-5
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2018
Arsenic (As) is one of the elements having most harmful impact on the human health. Arsenic is a known carcinogen and arsenic contamination of drinking water is affecting on humans in many regions of the world. Adsorption has been proved most preferable technique for the removal of arsenic. Many researchers have studied various types of solid materials as arsenic adsorbent, and iron oxide and its modified forms are considered as the most effective adsorbent in terms of adsorption capacity, recovery, and economics. However, most of all iron oxides have small surface area in comparing with common adsorbents in environmental application such as activated carbon but the activated carbon has weak sorption affinity for arsenic. We have used an activated carbon as base adsorbent and iron oxide coating on the activated carbon as high affinity sorption sites and giving magnetic attraction ability. In this study, adsorption properties of arsenic and magnetic separation efficiency of the magnetized activated carbon (MAC) were evaluated with variable iron oxide content. As the iron oxide content of the MAC increased, adsorption capacity has also gradually increased up to a point where clogging by iron oxide in the pore of activated carbon compensate the increased sorption capacity. The increase of iron oxide content of the MAC also affected magnetic properties, which resulted in greater magnetic separation efficiency. Current results show that magnetically modified common adsorbent can be an efficiency improved adsorbent and a feasible environmental process if it is combined with the magnetic separation.
This study investigated the possibility of using potassium titanate oxide ($K_2Ti_4O_9$) and acrylic acid-grafted polypropylene fabric (PP-g-AA) as adsorbents capable of removing strontium from aqueous solutions. $K_2Ti_4O_9$ showed the highest rate of strontium removal in the weak alkaline range, while the PP-g-AA increased strontium removal in the neutral range. Moreover, the adsorption capacity of the $K_2Ti_4O_9$ was not affected by the coexistence of K and Na ions, while the adsorption capacity decreased when Ca and Mg ions were present at the same concentration as that of strontium. When coexisted at the same concentration as strontium, Na, K, Ca, and Mg ions strongly reduced the adsorption capacity of the PP-g-AA. The results also indicated that the adsorption of strontium on $K_2Ti_4O_9$ was consistent with both the Langmuir and Freundlich adsorption isotherms. In contrast, the adsorption of strontium on the PP-g-AA was more consistent with the Langmuir isotherm model. Moreover, the adsorption equilibrium time of $K_2Ti_4O_9$ was generally 12 h, while that of the PP-g-AA was 5 h, indicating that the adsorption rates were consistent with the pseudo-second order kinetics model. $K_2Ti_4O_9$ and the PP-g-AA could be regenerated by simple washing with 0.5 N HCl.
Fast industrial and agricultural expansion result in the production of heavy metal ions (HMIs). These are exceedingly hazardous to both humans and the environment, and the necessity to eliminate them from aqueous systems prompts the development of novel materials. In the present study, a UIO-66 (COOH)2 metal-organic framework (MOF) containing free carboxylic acid groups was post-synthetically modified with L-glutamic acid via the solid-solid reaction route. Pristine and glutamic acid-treated MOF materials were characterized in detail using several physicochemical techniques. Single-ion batch adsorption studies of Pb(II) and Hg(II) ions were carried out using pristine as well as amino acid-modified MOFs. We further examined parameters that influence removal efficiency, such as the initial concentration and contact time. The bare MOF had a higher ion adsorption capacity for Pb(II) (261.87 mg/g) than for Hg(II) ions (10.54 mg/g) at an initial concentration of 150 ppm. In contrast, an increased Hg(II) ion adsorption capacity was observed for the glutamic acid-modified MOF (80.6 mg/g) as compared to the bare MOF. The Hg(II) ion adsorption capacity increased by almost 87% after modification with glutamic acid. Fitting results of isotherm and kinetic data models indicated that the adsorption of Pb(II) on both pristine and glutamic acid-modified MOFs was due to surface complexation of Pb(II) ions with available -COOH groups (pyromellitic acid). Adsorption of Hg(II) on the glutamic acid-modified MOF was attributed to chelation, in which glutamic acid grafted onto the surface of the MOF formed chelates with Hg(II) ions.
$SiO_x/ZnO$ composites were prepared from sol-gel method for excellent cycle life characteristics. The composites were coated by PVC as a carbon precursor. ZnO removal to create a void space therein was able to buffer the volume change during charge and discharge. To determine the crystal structure and the shape of the synthesized composite, XRD, SEM, TEM analysis was performed. The carbon contents in the composites were confirmed by TGA. The pore structure and pore size distribution of the composite was measured with the BET specific surface area analysis and BJH pore size distribution. Enhanced electric conductivity by carbon addition was determined from powder resistance measurement. Electrochemical properties were measured with the AC impedance and the charge and discharge cycle life characteristics. When carbon was coated on the $SiO_x/ZnO$ sample, the electrical conductivity and the discharge capacity were increased. After removal of ZnO with HCl the surface area of the sample was increased, but the discharge capacity was decreased. $SiO_x/ZnO$ sample without acarbon coating showed very low discharge capacity, and after carbon coating the sample showed high discharge capacity. For cycle life characteristics, $C-SiO_x/ZnO$ composite (Zn : Si : C = 1 : 1 : 8) with a capacity of $815mAh\;g^{-1}$ at 50 cycle and 0.2 C has higher capacity than existing graphite-based anode materials.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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